山东省能源消费与经济增长的实证研究

李 涛，曹 文

(1.太原科技大学经济管理学院，山西太原030024;2.山东财经大学财政税务学院，山东济南250014)

能源是一个国家和地区经济发展的命脉，它直接关系到我国经济能否快速、稳定、健康发展。新中国成立60多年来，煤炭在我国一次能源生产和消费结构中的比重一直为70%左右，为我国国民经济持续快速发展提供了重要的动力保障①。然而，《国家能源产业“十一五”规划纲要》明确提出每年要降低单位GDP能耗达到4.36%。但从2010年度的能耗数据来看，全国能耗最高地区宁夏万元GDP能耗为3.454吨标准煤，北京最低，仅为0.606吨标准煤，山东万元GDP能耗为1.025吨标准煤/万元。尽管山东省的CDP近些年一直位居全国第二，但是万元GDP能耗却未进入前十名，能耗水平较高，节能降耗任重道远。

山东是工业大省，也是能源消耗大省，传统工业与高耗能工业比重大。随着城市化进程的加快，工业的发展带动了钢铁、化工、建材等相关行业的发展，推动了山东重工业化进程，加之以煤炭为主的能源结构使得山东经济发展对资源的需求量比较大，能耗总体水平偏高。随着“两型社会”的构建和低碳节能减排的倡导，山东正处在转型跨越发展的关键期，处在推进资源型经济转型的战略机遇期。因此，如何解决能源的供需矛盾，如何在节能降耗的同时保持社会经济的稳定增长就成为一项重要的研究内容。本文旨在对山东能源消费和经济增长之间的内在关系进行实证分析，进而为山东转型跨越，实现经济社会可持续发展提供政策建议。

一、文献综述

有关经济增长和能源消费之间的关系问题，一直是国内外学者关注的热点。研究大多采用计量经济学方法来分析是经济增长领先于能源消耗，还是能源消耗推动了经济增长，然而由于各国经济发展状况、经济政策差异较大以及研究时间长度等因素，学术界并没有对此问题得出一致的结论。从国外的研究现状来看，其开拓性工作的是Kraft(1978)对美国1947－1974年度能源消费量和GNP数据进行格兰杰因果关系检验，结果表明，GDP对能源消费具有单向的因果关系②。Yu和Hwang(1984)将数据的样本区间更新为1947－1979年，结果表明能源消费与GNP增长之间不存在因果关系③。此后，Yu和Choi(1985)采用美国、英国、波兰、韩国以及菲律宾国的数据进行分析，结果显示GNP和能源消费之间不存在因果关系的国家有美国、英国和波兰，存在正向方向因果关系的国家是韩国，而存在相反方向因果关系的国家是菲律宾。John Asafu Adjaye(2000)对印度和印度尼西亚两国能源消费对GDP，以及菲律宾和泰国两国能源消费和GDP之间进行实证分析，结果表明，它们之间具有的双向因果关系。Lee Chin－Chiang(2008)分别构建了22个OECD国家和16个亚洲国家的面板数据模型，检验结果得出在16个亚洲国家能源消费是经济增长的原因，而在22个OECD国家经济增长是能源消耗的原因④⑤。

从国内的研究现状来看，赵丽霞(1998)等采用多变量的自回归方法，将能源作为新的变量引入CD生产函数，研究结果表明，我国能源消费同经济增长存在着正相关的关系⑥。韩智勇(2004)采用1978－2000年的时间序列数据，对我国能源消费和GDP的关系进行实证研究，得出的结论是两者之间存在着双向因果关系，但不存在长期协整性⑦。刘爱琴(2008)利用山东省的1998－2006年的GDP及能源消费数据，对山东省的能源消费量以及能源使用效率进行了分析，得出经济增长与能源消费具有正相关的关系⑧。丁永霞等(2010)则通过对亚太地区的实证研究得出，发展中国家从能耗到GDP存在短期的格兰杰因果关联，但长期存在反向的关联;而发达国家能耗与GDP之间存在双向关联⑨。

纵观以上国内外学者的研究成果可以看出，由于所研究的样本数据的选取有差异，参数估计方法与假设检验方法也不尽相同，致使研究结论有显著的差异。本文基于此方面研究已较为完善的协整理论和Granger因果关系检验方法对山东能源消费与经济增长的关系进行检验，将能源消费纳入“修正”的新古典生产函数，运用面板数据考察各种因素对经济增长的影响。

二、模型构建与数据来源

一般认为地区经济生产总值的增长来自两个方面:一部分来自生产投入要素的增加，包括土地、劳动力和物质费用;另一部分来自科技进步引起的投入产出比的提高，是通过科技进步提高生产要素的生产效率(即提高投入产出比)和降低产品成本。本文假定生产的综合技术水平在短期内不会发生较大变化，即能源消费与经济增长是处于一个较为稳定的关系，则影响GDP变化主要是能源、劳动力及资本。

1.实证检验与数据来源

在构建计量模型之前，需要对时间序列的平稳性进行检验，为了检验经济增长与能源消费是否具有协整关系，本文采用协整检验和Granger因果关系检验，由于二者均要求时间序列为平稳序列，而一般时间序列都是非平稳的，因此需要先对时间序列数据的平稳性进行检验。本文首先对能源消费EC和GDP的对数进行单位根检验，若是平稳系列，可直接进行因果关系检验;若是非平稳序列，就需要对二者进行协整关系检验，然后，再进一步检验能源消费与经济增长的因果关系，根据它们之间的因果关系构建模型并进行估计。检验使用的数据均是能源消耗和GDP的对数，这有利于模型的估计和参数分析。

本文所涉及的变量和数据资料主要包括:

(1)经济总量:本文以GDP来表示，并以1990年为基期，根据各地区生产总值指数折算成实际值，单位为亿元，数据来源于《2010年山东省年统计年鉴》。

(2)资本存量:本文以用永续盘存法来计算，计算公式为:Kt=It+Kt－1(1－δt)，其中Kt表示第t年的物质资本存量，It为第t年固定资本形成总额，δt为折旧率。本文选择1990年为基期，根据固定资产投资价格指数将其折算。数据来源于《中国统计年鉴2010》。

(3)劳动力投入:本文以年末社会从业人员总量作为劳动力投入的数据，单位为万人。

(4)能源消费量:由于山东省地区能耗统计数据从2005年才开始公布，本文能源消费量数据来源于《中国能源统计年鉴》，由于个别年份缺失，采用《山东统计年鉴》，《区域经济统计年鉴》给予补充，单位为万吨标准煤。

2.平稳性检验

为了确保估计结果的有效性，本文首先通过Eviews6.0对能源消耗与GDP的对数和一阶差分序列的时间路径图(图1)进行平稳性检验。

图1 GDP与EC对数曲线图及其一阶差分序列图

由单位根检验结果可知，LnGDP序列和LnEC序列的ADF检验在各个显著性水平下都是非平稳的，而其一阶差分则是平稳序列，△LnEC的ADF检验值在各显著性水平下都小于其临界值，△LnGDP的ADF检验值小于5% 置信水平的临界值(见表1)，所以它们是一阶单整序列，可以进一步检验它们之间是否存在长期的协整关系。

为进一步判断变量之间是否存在协整关系，本文采用AEG检验法，通过OLS进行协整回归，估计结果为:

然后，对残差进行的单位根检验，结果如表2所示。

从以上分析可以看出，残差序列的ADF检验值小于5%水平的临界值，所以残差序列是平稳的。因此，LnEC和LnGDP存在协整关系，表明山东省能源消费与经济增长之间存在稳定的长期趋关系。

3.Granger因果关系检验

Granger因果关系检验是用来分析变量之间的相关关系，判断一个变量的变化是否是另一个变量变化的原因。

由表3可以看出，在滞后期分别为1和2的情况下，接受“LnEC不是LnGDP的Granger原因”的原假设，即能源消费不是GDP的Granger原因;拒绝“LnGDP不是LnEC的Granger原因”的原假设，即GDP是能源消费的Granger原因。

三、实证分析

1.计量模型的设定

考察各经济变量对产业增长的影响，以及衡量技术进步、各投入要素在经济增长中的作用等一般是通过构建生产函数模型来实现的。到目前为止，应用最为广泛的生产函数是Cobb－Douglas(C－D)生产函数。由于该生产函数各参数都有明确的经济含义，采用的数据也可以方便地从统计资料、调查数据中获得，而且便于计算，因而得到广泛的应用。后来，学者们出于研究的需要，对C－D生产函数进行了各种修正和扩展，又发展出了各种新的生产函数，使其应用范围更加广泛。

本文在C－D函数最初的形式中多加入一个变量，即把能源消费作为影响产出量的一个因素，以改进型的C－D生产函数为基本模型，将GDP作为产出量，以全社会固定资产投资作为资本投入量K，以就业人数作为劳动投入量L，以能源消费总量作为能源投入量EC。则扩展的C－D生产函数为:

表1 单位根检验结果

表2 对残差序列的单位根检验

表3 Granger因果关系检验

其中，Y代表GDP，作为因变量;A代表技术进步系数;L为劳动投入，K为资本，以地区全社会固定投资表示;EC为能源消费量，eδ为随机扰动项。αβγδ为未知的参数，分别表示劳动、资本和和能耗的产出弹性系数，不仅便于变量之间关系的解释，而且容易转化为线性函数形式。

方程(1)两边同时取对数，得:

本文采用的是双对数模型，这不仅有利于消除异方差性，而且有利于变量关系的解释。其中，lnE的系数γ表示在其他因素不变的情况下能源消费每增加1% 推动地区生产总值增加γ%。

2.模型检验

本文采用SPSS15.0统计软件对(2)表达式利用最小二乘法估计，进行线性分析，模型检验结果如下:

表4 模型检验

估计结果显示DW值为0.793，可见模型的随机误差项存在明显的自相关。于是，对模型进行广义最小二乘估计，加入AR(1)项，则有效地消除了自相关，得到回归方程为:

Adjust－R2=0.982，其中LnEC在10%水平上显著，DW 值为1.5677，随机误差项不存在序列相关。

从测算结果可知，1990－2009年期间，山东省能源消费总量每增加l%，则会造成GDP增长0.502%，同理，固定资产投资和劳动力投入量每增加l%，则使GDP分别增加0.490%和0.0075%。研究表明，经济增长对能源消费增长的贡献作用较明显。

四、结论及政策建议

1.结论

本文研究了1990－2009年间山东能源消费与经济增长之间的关系，协整检验的结果表明山东经济增长与能源消费之间存在协整关系，即经济增长与能源消费之间存在长期的均衡关系。经过格兰杰因果检验，在5%的显著性水平下，GDP与能源消费之间呈单向因果关系，即GDP是能源消费的Granger原因，而能源消费不是GDP增长的Granger原因，说明山东近年来经济增长很大程度上依赖于煤炭、能源化工等高耗能产业的增长，反过来高耗能产业的高速增长必然导致能源消费量的大幅增加。虽然能源是区域经济发展的基础，但是近年来山东在降低单位GDP能耗的同时，也保持了经济的高速增长，这说明经济增长的实现并不仅仅依靠能源消费的增加。该结论对于节能降耗政策的实施具有一定的借鉴意义。

2.政策建议

基于上述研究，就如何实现山东经济增长与节能降耗的双赢，本文提出如下几点对策建议:

第一，提倡资源节约型经济发展模式，规划出总体能源发展战略。首先，鼓励能源行业引进国外先进技术和加大自主创新力度，提高能源的利用效率，降低单位能耗，打造低碳经济;其次，山东省政府应制定一系列相关政策，积极倡导资源节约型经济发展模式，形成一种良性的能源消费方式。制定山东长远能源发展战略，在区域能源结构上实施协调发展，实现整体优化⑩。第三，为从根本上缓解经济发展与能源消费和保护环境之间的矛盾，山东应该构建以自然资源、生态环境为基础的核算框架，实施“绿色GDP”核算制度，把节能减排纳入综合考核评价，强化环境成本的体系中，杜绝不计环境代价发展地方经济的倾向。

第二，发展循环经济，探索可持续的节能降耗机制。循环经济要求把经济活动组织成为“自然资源→产品→再生资源”的闭环式流程，所有能源在这个不断进行的经济循环中得到最合理的利用，从而使经济活动对自然环境的影响控制在尽可能低的程度。山东是一个经济大省，能源消耗大、排放总量大、环境压力大，经济增长与资源环境的矛盾日益尖锐，煤炭作为最大的能源矿种，在能源消费仍占据主导地位，因此，发展循环经济，积极推广洁净煤技术，探索建立节能降耗的长效机制将成为山东未来能源消费结构改善的一个基本任务此外，政府也应该对重点节能工程和高能耗企业的节能技改项目给予一定的政策和资金支持，确保山东经济增长与节能降耗的双赢⑪。

第三，重视低碳技术的研发，提高能源利用效率。基于低碳经济的理念，山东在控制高耗能产业的过快发展的同时，要逐步建立节能和能效、洁净煤和清洁能源、新能源和可再生能源等多元化的低碳技术体系，加快对燃煤高效发电技术、高性能电力存储及运输等技术研发，形成技术储备，为山东低碳转型和增长方式转变提供强有力的支撑。与此同时，要减少对不可再生能源的消耗，一方面需要提高这些高耗能产业的能源利用率;另一方面，加快发展可再生能源，如太阳能热水器、核电、生物质能利用技术等，使山东省能源结构多样化、层次化，积极拓展国际能源市场，同时加强参与西部优质能源的开发。通过丰富能源品种和多样化获取渠道，是降低山东省能源风险，保证经济运行的重要措施。

第四，调整优化产业结构，提高能源的配置。产业结构的调整就是要持续增加以其它服务业为主的第三产业的比重，尤其是其它服务业中的增加值率较高而能耗密度较低的服务行业，这是降低山东省能源强度的主要途径1213。通过产业结构的调整，控制高耗能产业的过快发展，尤其在重工行业内部加快发展高附加值的高技术产业和低耗能产业，培育高端高质高效产业，全面提升产业层次。结合蓝色经济区的规划发展，做大做强海洋经济、海洋产业，挖掘经济增长的潜力点。着力构建以高新技术产业为先导、以基础产业和制造业为支撑、服务业全面发展的现代产业体系。这样在保持经济发展速度的同时，能够减少经济发展对能源的需求，将有限的能源配置到利用效率更高的行业。

［注释］

①张曦，赵国浩:《我国煤炭行业全要素生产率变动的实证研究》，《技术经济》，2011年第4期。

②Kraft.On the Relationship between Energy and GNP.Energy Development，1978(12):401－ 403.

③YU，E.S.H.Hwan，B.，K.The Relationship between Energy and GNP:Further Results.Energy Economics，2003(3):186－190.

④Lee Chin－Chiang，Chang Chun－Ping.Energy Consumption and Economic Growth in Asian Economies A more Comprehensive Analysis Using Panel Data.Resource and Energy Economics，2008(30):50－65.

⑤Lee Chin－Chiang，Chang Chun－Ping，Chen Pei－Fen.Energy － income Causality in OECD Countries Revisited:The Key Role of Capital Stock.Energy Economics，2008，(30):2359 －2373.

⑥赵丽霞，魏巍贤:《能源与经济增长模型研究》，《预测》，1998年第6期。

⑦韩智勇，魏一鸣，焦建玲:《中国能源消费与经济增长的协整性与因果关系分析》，《系统工程》，2004年第12期。

⑧刘爱琴:《山东省能源消费与工业经济增长的灰色关联分析》，《中国人口资源与环境》，2008年第3期。

⑨牛叔文，丁永霞:《能源消耗、经济增长和碳排放之间的关联分析》，《中国软科学》，2010年第5期。

⑩任大鹏，艾明华:《山东经济增长与能源消费关系实证研究》，《商业时代》，2007年第29期。

⑪张莲莲:《山东能源大省发展低碳经济的战略思考》，《中国能源》，2010年第32期。

⑫胡萌，李坤，乔晗:《山东省能源消费强度变动的结构及效率效应》，《中国人口·资源与环境》，2011年第21期。

⑬邱寿丰:《中国能源强度变化的区域影响分析》，《数量经济技术经济研究》，2008第12期。